Zur erforderlichen Größe von Zinkdurchlauföffnungen feuerverzinkter Hohlprofilkonstruktionen

Ein Element zur Vermeidung von Verzug und Rissbildung beim Feuerverzinken ist die Wahl einer möglichst großen Eintauchgeschwindigkeit. Deswegen wurde hierfür ein Mindestwert von v_E ≥ 0,8 m/min in der neuen DASt‐Ri 022 vorgeschrieben. Insbesondere bei Hohlprofilkonstruktionen hängt die Einhaltung dieses Mindestwertes stark von Größe und Anzahl der Zinkdurchlauföffnungen ab; und es hat sich herausgestellt, dass die bisherigen Regelungen zur Größe und Anordnung dieser Öffnungen nicht ausreichen. Hier setzt das Ziel der vorgestellten Untersuchungen an, nämlich Regeln für Art und Größe von Zinkdurchlauföffnungen zu entwickeln, die eine ausreichend große Eintauchgeschwindigkeit zur Vermeidung exzessiver Spannungs‐Dehnungszustände als Mitverursacher von Verzug und Rissbildung gewährleisten. Die Herleitungen bauen auf den Gesetzen der Hydraulik auf und werden mit Versuchen erprobt. Ergebnis ist ein einfacher und nachvollziehbarer Algorithmus zur Bestimmung von Größe und Verteilung von Zinkdurchlauföffnungen in Hohlprofilkonstruktionen, die auf die Vermeidung von Verzug und Rissbildung wie auch auf einen schnelleren Verzinkungsvorgang ausgerichtet sind. Daraus wird ein Bemessungsvorschlag in Form einer einfachen Tabelle abgeleitet. Required Size of ventilation openings of hot‐dip galvanized hollow sections. In order to avoid distortion and cracking during hotdip galvanizing a relatively high immersion speed should be chosen. For instance, in the new German standard to avoid cracking during hot‐dip galvanizing DASt‐Ri 022 a dipping speed of v_E ≥ 0,8 m/min has been proposed. Especially for elements with hollow sections the dipping speed is strongly dependant on the size of the ventilation openings. However, it was found that the current rules on size and distribution of these openings are not sufficient. Therefore, the aim of the research described hereafter was to find out rules for size and distribution of ventilation openings that enable a safe galvanizing by providing enough freedom for a quick immersion. Basis of the derivations are the rules of hydraulics that furthermore are verified by experiments of the immersion of hollow sections. The results yield into a simple and reasonable algorithm to determine size and distribution of ventilation openings of hollow sections, contributing to a distortion‐ and crack‐free structure. Finally a proposal in form of design a sheet is made available.     

Tragverhalten an Gurtdickensprüngen geschweißter Biegeträger

Gurtdickensprünge und Zusatzlamellen zählen zu den stahlbaulichen Standardausführungen zur Anpassung der Biegetragfähigkeit von Brückenträgern an veränderliche Momentenverläufe. Durch die lokale Steifigkeitsänderung im Querschnitt entstehen an solchen Verstärkungen Zusatzbeanspruchungen, welche durch die klassische baustatische Behandlung nach der Balkentheorie nicht im Detail erfasst werden können. Im Beitrag wird zum einen gezeigt, dass in den Halsnähten zwischen Steg und Gurtblech hohe lokale Schubbeanspruchungen sowie Querbeanspruchungen – auch in Stegebene – entstehen. Zum anderen entstehen in den Gurtblechen zufolge der Exzentrizität der Gurte lokale Biegebeanspruchungen in erheblicher Größe. Des Weiteren hat dies im Druckbereich auch Auswirkungen auf die lokale Beulstabilität. Obwohl diese Effekte grundsätzlich seit langem bekannt sind, hat deren korrekte Erfassung in den letzten Jahren zufolge der Tendenz zur Verwendung deutlich dickerer und breiterer Gurtbleche – bei gleichzeitiger Zunahme der verwendeten Stahlfestigkeiten und Ausnutzungsgrade – stark an Bedeutung gewonnen. Da jedoch die genannten Effekte in der praktischen baustatischen Berechnung üblicherweise nur pauschal erfasst werden können, wird anhand konkreter Beispiele ein realistisches Bild der tatsächlich auftretenden Beanspruchungen und der sich daraus ergebenden Konsequenzen auf die Gebrauchstauglichkeit, Ermüdungs‐ und Beulfestigkeit der Bauteile gegeben. Load carrying behaviour at flange thickness transitions in welded girders. Flange thickness transitions and cover plates constitute two of the most common constructional details used to adapt the flexural resistance of bridge girders to variable bending moment distributions. The sudden change of stiffness distribution within the cross‐section at these details causes additional local forces and stresses that cannot be properly taken into account by classical beam‐theory calculations. The study presented in this paper shows that on the one hand, the longitudinal welds between web and flange plates are subjected to additional longitudinal shear forces, as well as transversal forces in the web plate's plane. On the other hand, the usually eccentric disposition of the flange plates causes considerable local bending stresses in these plates. The latter also affects the buckling strength of the flange plates when these are loaded in compression. Although these effects have been known in principle for some time, their correct inclusion in practical calculations has gained significance over the last years due to the prevailing trend towards the use of thicker plates of higher steel grades designed with higher stress utilizations. The inclusion of these effects in current design procedures is, at present, treated with rather pragmatic approaches; therefore, the objective of this paper is to illustrate the realistic stresses in flange thickness transitions by means of case studies, and to discuss the effects that these stresses have on the serviceability, fatigue and buckling strength of the girders.     

Raumakustische Zielgrößen und Maßnahmen zur Optimierung der kognitiven Leistungsfähigkeit sowie des akustischen Komforts in Mehrpersonenbüros

Lärm zählt zu den häufigsten Quellen von Beschwerden an Büroarbeitsplätzen. Insbesondere Gespräche von Mitarbeitern werden als störend erlebt. Darüber hinaus beeinträchtigt Bürolärm die Leistungsfähigkeit und das Befinden der Angestellten. Richtlinien und Normen berücksichtigen kaum die besondere Bedeutung sprachlicher Hintergrundgeräusche. Der Speech Transmission Index (STI), ein Maß für die Verständlichkeit von Sprache, wird aktuell als geeignete physikalische Führungsgröße zur Gestaltung offener Büroumgebungen diskutiert. Im Rahmen einer laborexperimentellen Untersuchung wird der Zusammenhang zwischen der Darbietung von Hintergrundschallen mit unterschied licher Sprachverständlichkeit (STI) und der kognitiven Leistungsfähigkeit sowie dem empfundenen akustischen Komfort von Probanden untersucht. Dabei zeigt sich ein starker Zusammenhang zwischen der Sprachverständlichkeit und Maßen kognitiver Leistungsfähigkeit sowie akustischem Komfort. Der STI kann daher als eine geeignete physikalische Führungsgröße zur Gestaltung offener Büroumgebungen betrachtet werden. Room acoustical set values and measures for optimization of cognitive performance and acoustic comfort in open‐plan offices. Noise is among the most frequently mentioned sources of complaint in open‐plan offices. Particularly conversations of colleagues are perceived as being annoying. In addition office noise is known to impair employees’ cognitive performance and wellbeing. Standards and norms hardly account for the special role of background speech. The Speech Transmission Index (STI), a measure of speech intelligibility, is assumed to be a suitable physical set value for the acoustical design of open‐plan offices. The results of a laboratory experiment are presented investigating the relationship between presentation of background speech varying in STI and cognitive performance as well as perceived acoustic comfort. A strong relationship between speech intelligibility and cognitive performance as well as acoustic comfort is found. Therefore the STI can be assumed to be a suitable physical set value for the acoustic design of open‐plan office.     

Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern

Massive Flachdecken erweisen sich in Hoch‐ und Industriebau häufig als insgesamt überlegenes Deckensystem. Die hohe Eigenlast dieser Decken kann ihren Anwendungsbereich jedoch einschränken. Eine sinnvolle Abhilfe schafft dann die Integration von Hohlkörpern in der neutralen Zone, weil hierdurch eine spürbare Gewichtsreduktion eintritt. Neben der Eigenlast wird auch der Verbrauch der unter ökologischen Gesichtspunkten wesentlichen Ressourcen Betonstahl und Zement deutlich verringert. Die Hohlräume beeinflussen vor allem die Querkrafttragfähigkeit solcher Decken. Vier Versuchsserien, die mit kugelförmigen Hohlkörperdecken des Systems “cobiax” durchgeführt wurden, werden in diesem Beitrag beschrieben. Aus den Versuchen wird ein Abminderungsfaktor zur Beschreibung des Querkrafttragverhaltens abgeleitet, der auch in die kürzlich erteilte allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des Deckensystems eingegangen ist. Die Nachrechnung der Versuche mit der Finite‐Elemente‐Methode zeigt eine gute Übereinstimmung von Numerik und Experiment, so dass in der Weiterentwicklung Parameterstudien auf dieser Grundlage zur Ergänzung von Versuchen hilfreich sein werden. Experimental and Numerical Investigation of the Bearing Behaviour of Hollow Core Slabs Massive flat slabs have proven to be the most appropriate ceiling system for structural and industrial engineering. However the high dead load of these slabs might reduce their field of application. This problem can be solved by void formers that are placed in the neutral zone. These block‐outs cause a noticeable reduction of weight. Furthermore, the masses of ecologically important resources like reinforcement steel and cement can be reduced as well. The shear bearing capacity is significantly influenced by these block‐outs. This article describes four test series with spherical void former floors of the system “cobiax”. A reduction factor for the shear bearing capacity is derived from these tests. That factor was also introduced in the technical approval for this slab system which has been issued recently. A comparison to a calculation with the finite element method shows that the numerical results and the results of the tests are quite similar. In future research, parameter studies based on the finite element method might be helpful additional to further tests.     

Selbsttragende und aussteifende Sandwichbauteile – Möglichkeiten für kleinere und mittlere Gebäude

Die zur Zeit verwendeten Sandwichbauteile werden fast ausschließlich als raumabschließende Elemente für Wandverkleidungen und Dacheindeckungen eingesetzt. Dabei werden die Elemente stets auf eine tragende Unterkonstruktion montiert. Diese Elemente werden infolge äußerer Lasten sowie Temperatur‐ und Kriecheffekte ausschließlich durch Biegemomente und Querkräfte beansprucht. Zur Erweiterung der Marktchancen drängt sich die Frage auf, inwieweit Sandwichbauteile auch für lastabtragende Wände und aussteifende Scheiben ohne tragende Unterkonstruktion geeignet sind. Zur Beantwortung dieser Frage werden an drei unterschiedlichen Haustypen die maximalen Beanspruchungen von Wandpaneelen mit vertikalen Lasten (Normalkräften) und horizontalen Lasten (Scheibenkräften) ermittelt und den zu erwartenden Beanspruchbarkeiten gegenübergestellt. Dadurch kann gezeigt werden, dass die Verwendung von üblichen Sandwichbauteilen für lastabtragende und aussteifende Bauteile für kleinere bis mittlere Gebäude durchaus möglich ist. Self bearing and racking sandwich panels – possibilities for small and middle sized buildings. At the moment virtual all sandwich panels are used either as wall claddings or roof coverings. For this purpose the elements are mounted on a load‐bearing substructure. Due to external loads and effects from temperature and creep these elements are subjected to bending moments and shear forces only. The market for sandwich panels would be broadened if they could be used as load‐transferring walls and bracing diaphragms without load‐bearing substructure. Three different types of houses will be investigated in order to find out if sandwich panels are suitable for these applications. First maximum vertical (axial) loads of wall panels and horizontal loads (bracing) will be determined and then the values will be compared to expected load capacities. Thus it can be shown that commonly used sandwich panels are suitable for load‐transferring and bracing elements in small and medium‐sized buildings.     

Der Eurocode 2 für Deutschland – Erläuterungen und Hintergründe

Der neue Eurocode 2: “Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton‐ und Spannbetontragwerken – Teil 1‐1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau” (EC2‐1‐1) mit seinem Nationalen Anhang ist nach einer ausführlichen Erprobungsphase bereit zur bauaufsichtlichen Einführung in Deutschland. In mehreren Beiträgen sollen Erläuterungen und Hintergründe zu einigen Regelungen im Eurocode 2 und zu den Entscheidungen für Regeln im Nationalen Anhang vorgestellt werden, die entweder zu Änderungen gegenüber DIN 1045‐1 oder zu Abweichungen vom Eurocode 2 führten. Der Teil 3 enthält Erläuterungen zur Begrenzung der Spannungen, Rissbreiten und Verformungen. The Eurocode 2 for Germany – Explanations and Backgrounds Part 3: Limitation of Stresses, Cracks and Deformations The new Eurocode 2 “Design of concrete structures – Part 1‐1: General rules and rules for buildings” (EC2‐1‐1) and its National Annex has undergone a phase of detailed testing and is now ready for the implementation in Germany. In some articles should be given explanations and backgrounds of some rules in Eurocode 2 and of decisions for rules in the National Annex, which have been taken either to changes compared with DIN 1045‐1 or to differences to Eurocode 2. Article 3 contains explanations for the limitation of stresses, cracks and deformations.     

Hydraulische Reaktionen des Zements in Mörtel bei verschiedenen Parametern

Die Kryotransfer‐Rasterelektronenmikroskopie wird mittlerweile sehr häufig zur Erforschung von Abbindereaktionen in Zementen und anderen Baustoffen eingesetzt und kann heute als Standardverfahren angesehen werden. Ein wesentliches Interesse für industrielle Anwendungen besteht unter anderem darin, Untersuchungen des Zementleims in‐situ bereits ab der Wasserzugabe bzw. ab der ersten Minute der Hydratation in so genannten “Zeitschnitten” durchzuführen. In der vorliegenden Arbeit wird der Einsatz eines Kryotransfer‐Systems bei der Untersuchung der Abbindereaktionen des Zements in einem herkömmlichen Beton aufgezeigt. Als unterschiedliche Parameter wurden modellhaft Abbindezeiten von 1 Minute, 5 und 60 Minuten bei Abbindetemperaturen von 4 °C, 22 °C und 40 °C gewählt. Hydraulic Reactions of Cement in Mortar at Different Parameters Analytical Observations by Means of Cryo‐Transfer‐Scanning‐Electron‐Microscopy For the investigation of hydraulic reactions of cements and other building materials the cryo‐transfer scanning‐electron‐microscopy is frequently used by now. Today the cryo‐transfer technique is considered as a reference procedure. An essential concern in industrial applications is – amongst others – the insitu investigation of the cement paste at the very early state of hydration – just after the addition of water, respectively during the first minutes within so‐called “time‐cuts”. The present work illustrates the application of a cryo‐transfer system for the investigations on hydraulic reactions of conventional concrete. Exemplary parameters were curing times of 1 minute, 5 and 60 minutes at curing temperatures of 4 °C, 22 °C and 40 °C.     

Auswirkungen von Vereinfachungen bei der Flächenerfassung für Mehrzonenbilanzen auf die Energiebedarfsermittlung

Die energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden macht in der Regel eine umfangreiche Zonierung der Gebäude erforderlich, was auch eine zeitaufwändige Ermittlung der Hüllflächen mit sich bringt. Im ersten Teil der Veröffentlichung wurde ein vereinfachtes Verfahren vorgestellt, mit dem die Erfassung der Gebäudehüllfläche im Ein‐Zonen‐Modell erfolgen kann, während die energetische Bilanzierung im Mehrzonenmodell nach DIN V 18599 stattfindet [1]. In diesem Artikel wurden zwei Methoden diskutiert. Beim einfachen Verfahren erfolgt die Verteilung der Hüllfläche automatisch über einen vorgegebenen Algorithmus. Das erweiterte Verfahren erlaubt von der Zonenebene aus Präzisierungen bei der Verteilung. In Teil 1 wurde der Einfluss auf den flächenbezogenen Fehler aufgezeigt [1]. Der vorliegende Teil 2 beschäftigt sich mit den Auswirkungen auf den Energiebedarf und führt beide Analysen zusammen. Ziel der Untersuchungen war die Bewertung, ob für die Berechnung des Gebäudeenergiebedarfs im Rahmen der Erstellung eines Energieausweises die Flächen und Stoffwerte der Gebäudehülle auf Gebäudeebene definiert und dann nach einem vorgegebenen Schlüssel (einfaches und erweitertes Verfahren) auf die Zonen aufgeteilt werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fehler im Energiebedarf gering und für die frühe energetische Bewertung von Gebäuden, im Rahmen der Nachweiserstellung, ausreichend präzise sind. Das Verfahren ist so konzipiert, dass das Gebäudemodell im Rahmen der Projektbearbeitung weiter präzisiert und detailliert werden kann, ohne dass die zuvor hinterlegten Daten verloren gehen. Die vorgestellten Vereinfachungen finden Anwendung in der Luxemburger EnEV zur energetischen Bewertung von neu zu errichtenden Nichtwohngebäuden. The effects on energy demand analysis of the simplified surface area calculation and zoning model. The energy performance assessment of non‐residential buildings generally requires a detailed zoning procedure, which in turn leads to a time‐consuming allocation of the envelope surface areas to the individual zones. The first part of the study, in [1], describes a simplified procedure, whereby the building is analysed according to a single‐zone model whereas the energy balance in the multi‐zone model is calculated according to DIN V 18599. In this paper two methods are discussed. The simplified procedure uses an algorithm to allocate the building envelope surface area automatically to the zones. The extended procedure enables precise allocations starting from the zone level. In part 1 the influence on error relating to allocation based on envelope surface area is revealed. The following part 2 of the report examines the effects on energy demand, combining the two analyses. The results show that the errors in energy consumption for heating, cooling and lighting are minor and sufficiently precise for the scope of the pre‐assessment required for a building permit. The procedure is designed to enable the building model to be made more detailed and precise during the planning phases of the project without losing the underlying data. The simplifications presented will be implemented in the new Luxembourg EnEV for the energy performance assessment of non‐residential buildings.     

Zur Tragfähigkeit von druck‐ und biegebeanspruchten C‐Profilen aus Stahl

Die Regelungen und Nachweiskonzepte in den Stahlbaunormen DIN 18800 und Eurocode 3 zur Stab‐ und Gesamtstabilität von Bauteilen unter Normalspannungen sind weitestgehend durch Untersuchungen an I‐ und Kastenprofilen hergeleitet und verifiziert worden. Eine Übertragung und Überprüfung für davon abweichende Profilformen, im Speziellen für die hier behandelten C‐Profile, existiert nicht. Es wird ein geschlossenes, durchgängiges Bemessungskonzept vorgestellt, das es erlaubt, das Tragverhalten von Bauteilen mit C‐förmigem Querschnitt ohne längsaussteifende Querschnittselemente unter Druck‐ und/oder Biegebeanspruchung wirklichkeitsnah zu beschreiben und rechnerisch zu erfassen. Dabei wird den möglichen Stabilitätsproblemen – das heißt lokalem Plattenbeulen, globaler Stabstabilität und dem Zusammenspiel beider einzelnen Stabilitätsprobleme – besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Ultimate loads of steel channel sections in compression and bending. Especially for members susceptible to global buckling or coupled instabilities the design rules in the relevant codes DIN 18800 and Eurocode 3 have been developed for and verified by research on I‐shaped or hollow sections. For deviant shapes, particularly the regarded channel sections, a transfer or verification of these design concepts does not exist. A comprehensive design method is presented, allowing to describe the load‐carrying behavior of channel‐shaped members without longitudinal stiffeners in compression and/or bending realistically. Special attention has been paid to the regards of stability problems, i.e. local and global buckling as well as a combination of both, the so‐called coupled instability.     

Vereinfachtes Flächenerfassungsmodell für Mehrzonenbilanzen

Bei der energetischen Bilanzierung nach DIN V 18599 müssen Gebäude aufgrund unterschiedlicher Nutzungseigenschaften zoniert werden. Auch die Gebäudehüllfläche wird nach diesen Kriterien aufgeteilt und den Zonen zur weiteren Berechnung zugewiesen. In der Praxis ist die Aufteilung der inneren Zonenumschließungs‐ und der äußeren Gebäudehüllfläche mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden. Etwa 50 % der Zeit wird für die Zonierung und die Ermittlung dieser Flächen‐ und Bauteileigenschaften benötigt. Zur Verringerung des Zeitaufwandes wurde eine Methode entwickelt, mit welcher die Gebäudehülle ähnlich dem 1‐Zonen‐Modell erfasst werden kann. Die Hüllfläche wird den Zonen vereinfacht zugeordnet, sodass die eigentliche Berechnung in der Mehrzonenbilanz erfolgen kann. Dies bringt wesentliche Vorteile bei der Auslegung und Optimierung nachgeschalteter Anlagentechnik mit sich. Die Verteilung der thermischen Hüllflächen erfolgt bei diesem vereinfachten Verfahren in Abhängigkeit von der Zonengröße und kann über ein Wichtungsverfahren beeinflusst bzw. korrigiert werden. Untersuchungen an mehreren Gebäuden haben gezeigt, dass die Flächenverteilung mit einer guten Genauigkeit eingesetzt werden kann, wobei eine “intelligente” Zuteilung über ein Wichtungsverfahren erforderlich ist. Die Zeitersparnis bei Anwendung der Vereinfachungen beträgt etwa 30 %. Bei komplexeren, vielzonigen Gebäuden ist die Einsparung tendenziell höher einzuschätzen. Das Verfahren erlaubt, alle Bauteilflächen detailliert auf Zonenebene nachzueditieren und somit die Möglichkeit, das Gebäudemodell planungsbegleitend zu konkretisieren. So kann die Berechnung im Laufe der Projektbearbeitung immer weiter präzisiert werden, wodurch die Berechnungsgenauigkeit und die Optimierungsmöglichkeiten gesteigert werden. Diese Vereinfachungen sollen zukünftig in der Luxemburger EnEV zur energetischen Bewertung von neu zu errichtenden Nichtwohngebäuden nach DIN V 18599 Anwendung finden. A simplified surface area calculation and zoning model for energy performance assessment of buildings. According to the DIN V 18599 energy performance assessment, buildings have to be divided into zones depending on their utilisation. The same zoning applies to the building envelope where the segments are being allocated to the individual zones. In engineering practice about 50% of the work is required for zoning, calculating surface areas and evaluating the properties of building envelope components. In order to reduce the time needed for these efforts a methodology similar to the single zone model has been developed. To carry out the multiple zone calculation the building envelope is being split and allocated to the individual zones in a simplified way. This as well provides a significant advantage for the dimensioning and optimisation of the related HVAC and lighting systems. Within the simplified calculation, the allocation of the building envelope is carried out in dependence of the zone size and corrected with a weighting factor if needed. The analysis of several buildings has shown that the simplified method can be applied with sufficient accuracy. The weighting factors are however necessary. By implementing this simplification the time expenditure to calculate a building is reduced by more or less 30%. This reduction tends to be even more important when dealing with complex buildings which have a high number of zones. The methodology enables building components to be edited by zones and hereby gives the opportunity to easily modify the design during the course of the planning. As the project develops, the calculations can be more detailed thereby increasing the precision of the calculation. In the near future this methodology will be implemented in the Luxembourg energy saving ordinance (EnEV) for the energy performance assessment of non residential buildings.     

Ein Modell zur Abschätzung der Tausetzung und der Kompressionseigenschaften aufgetauter Böden

Es wird ein Berechnungsmodell zur quantitativen Bestimmung der Netto‐Tausetzung sowie der Druck‐Porenzahl‐Beziehung bei Weiterbelastung nach dem Auftauen feinkörniger Böden vorgestellt. Der Ansatz berücksichtigt die Inhomogenität der Veränderung des Bodengefüges infolge der Vereisung. Hierbei wird der Boden vereinfachend in zwei Bereiche unterteilt. Nach dem Modell wird ein Teil des Bodens mit einer rechnerischen Auflast, die der Summe der komprimierenden Vorgänge während der Bodenvereisung äquivalent ist, verdichtet. Für den übrigen Teil wird angenommen, dass er von der Vereisung unbeeinflusst bleibt. Die mit Hilfe des Modells ermittelten Berechnungsergebnisse stehen in sehr guter Übereinstimmung mit den Versuchsergebnissen. Der große Vorteil des Berechnungsansatzes liegt darin, dass eine zuverlässige Prognose der Kompressionseigenschaften des aufgetauten Bodens allein mit den Ergebnissen von Standard‐Laborversuchen möglich ist. A model for the estimation of the thaw‐settlements and the compressibility properties of thawed soils. A mathematical model is presented which allows the quantitative calculation of the net thaw‐settlement as well as of the pressure‐void ratio relation at continued loading of fine grained soils after thawing. The approach takes into account the inhomogeneity of the change of the soil fabric caused by freezing. For this purpose, the soil is being divided into two parts, which is a simplification of the real situation. In the model, one part of the soil is being compacted with a load that is equivalent to the sum of all compressing processes during ground freezing. For the rest of the soil, it is assumed that it remains unaffected by freezing. The calculation results obtained by the model show good agreement with the results of laboratory tests. The great advantage of the introduced approach is that the compression properties of thawed soil can be reliably predicted just based on the results of standard laboratory tests.     

Nachweiskonzepte zur Bemessung ermüdungsbeanspruchter Bauteile unter Berücksichtigung von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren durch höherfrequentes Hämmern

Die Anwendung von höherfrequenten Hämmerverfahren zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von dynamisch beanspruchten Bauteilen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dies hängt zum einen damit zusammen, dass bei Neukonstruktionen durch den Einsatz von höherfesten Stählen die Frage der Materialermüdung verstärkt die Bauteilauslegung bestimmt, und zum anderen, dass bei vielen bestehenden Bauwerken vermehrt Maßnahmen zur Verlängerung der Restlebensdauer erforderlich werden. Die Anwendung von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren in Form von höherfrequentem Hämmern stellt hierfür eine geeignete Maßnahme dar, die Ermüdungsfestigkeit von Neukonstruktionen zu erhöhen bzw. die Restlebensdauer bestehender Anlagen zu verlängern. Eine zuverlässige baupraktische Anwendung setzt jedoch die Existenz anerkannter Regeln für die Bemessung voraus, wie auch eine darauf abgestimmte Vorgehensweise für die Ausführung. Der vorliegende Beitrag widmet sich vor allem der Darstellung bisher existierender Nachweiskonzepte für die Bemessung ermüdungsbeanspruchter Bauteile bei Anwendung von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren in Form von höherfrequentem Hämmern. Fatigue design concepts for post‐weld treated joints improved by high frequency hammer peening methods. Post‐weld improvement methods have been widely investigated and have in most cases been found to give substantial increases in the fatigue strength. Nowadays, there is an increasing interest in using such methods in order to either improve the fatigue resistance of new structures built e.g. by high strength steel and/or to enlarge the lifetime of existing structures suffering from fatigue problems. With regard to this, post‐weld improvement using high frequency hammer peening methods lately showed very good and promising results in combination with simple operation conditions. However, the successful application of post‐weld improvement methods always requires the existence of profound fatigue design concepts as well as relevant execution and quality standards. The following paper refers predominately to the first aspect, in trying to summarise and compare existing design concepts and their application range for high frequency hammer peening methods.     

Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonträgern

Auch nach vielen Jahren teilweise intensiver Forschung wird die Bestimmung des Querkraftwiderstands von Stahl‐ und Spannbetonträgern in der Fachwelt weiterhin rege diskutiert. Dies liegt einerseits an der Komplexität des Problems, andererseits an der Weiterentwicklung von Bauweisen und Baustoffen sowie den veränderten Fragestellungen. Im vorliegenden Beitrag wird ein dreistufiges Vorgehen präsentiert, das die Bemessung, die Überprüfung und die detaillierte rechnerische Beurteilung von Bauteilen unter Querkrafteinwirkung umfasst. Im Zentrum stehen die Verallgemeinerten Spannungsfelder, die sich insbesondere für die vertiefte Untersuchung und die generelle Überprüfung eines Tragwerks eignen. Die entsprechenden Festlegungen sind durch Versuche gut abgesichert und so aufbereitet, dass sie sich für die Anwendung in der Ingenieurpraxis eignen. Die auf dieser Grundlage ermittelten Querkraftwiderstände werden denjenigen nach den Normen DIN 1045‐1 und Eurocode 2 gegenübergestellt. Es zeigt sich, dass eine Überprüfung der Normvorschriften angebracht wäre. Generell soll der Beitrag zur Diskussion und weiteren Entwicklung der nationalen und internationalen Normen beitragen. Shear Strength of Structural Concrete Beams Even after many years of in‐depth research, the determination of shear strength of structural concrete beams is still in discussion. The reasons for that are, on the one hand, the complexity of the problem and, on the other hand, further developments of structural systems and building materials as well as new questions arising from the evaluation of existing structures. In this contribution a structured procedure including design, detailed analysis and elaborate assessment of structural concrete members subjected to shear is presented. The focus is on the Generalized Stress Field Approach which particularly enables a profound analysis and a general evaluation of a structure. The corresponding definitions are well supported by experimental results and arranged to be easily used in practical application. Shear strengths calculated on the basis of this method are compared to results according to DIN 1045‐1 and Eurocode 2. It shows that a re‐evaluation of the code provisions is well appropriate. Basically, this contribution may be regarded as a contribution to the discussion about the development of national and international codes.     

Weiße Wannen mit hochwertiger Nutzung – Chancen und Risiken im Hochbau

Ausgehend von den Grundprinzipien der Konstruktion von Untergeschossen in der Bauart Weißer Wannen werden zunächst die Nutzungen in ihrer Veränderung im Verlauf der letzten 20 Jahre aufgezeigt. Es wird dargestellt, dass die moderne Nutzung von Gewerbebauten in den Untergeschossen zu einem sehr großen Anteil als hochwertig eingeordnet werden kann zur Unterbringung von Technik, Lagern oder Einzelhandel. Für diese Nutzungskonzepte werden die technischen und entwurflichen Randbedingungen von WU‐Konstruktionen diskutiert. Neben der Trennung von wasserundurchlässigem Rohbau und raumbildendem Ausbau werden Risiken der Undichtheit für unterschiedliche Bauteile einer Analyse unterzogen. Abschließend werden aus vorliegenden Erfahrungen Empfehlungen für die Konstruktion, Qualitätssicherung und Wartung von Weißen Wannen mit hochwertiger Nutzung ausgesprochen. Watertight Concrete Construction in High Quality Use Chances and Risks of Structural Engineering Coming from the basic principles of the construction of basements as a watertight concrete construction there will first of all be a presentation of its use and change during the last 20 years. It is going to be illustrated that a modern use of commercial buildings in the basements – i.e. placing of technics, storage or retail – can most often be classified as high quality. For these utilisation concepts the technical and design related boundary conditions of watertight constructions will be discussed. Besides of the separation of a watertight carcass and space creating construction there will also be an analysis of the risks of leakage for different structural elements. Concluding there will be recommendations resulting from present experiences concerning construction, quality assurance and maintenance of watertight concrete constructions in high quality use.     

Einbindetiefen und Schnittgrößen bei gestützten Wänden mit beliebiger Fußauflagerung

Dieser Beitrag beinhaltet die Ermittlung von Schnittgrößen und Einbindetiefen bei gestützten Wänden. Zunächst wird ein Modell der Fußauflagerung vorgestellt, das sowohl eine freie Auflagerung, eine Teil einspannung als auch eine volle Einspannung umfasst. Die erforderliche Einbindetiefe lässt sich durch Ansatz von Bemessungsgrößen wesentlich einfacher berechnen als am System mit charakteristischen Größen. Bei einer teilweisen Einspannung im Boden können durch Vorgabe eines Drehwinkels im theoretischen Auflagerpunkt die charakteristischen Bodenreaktionen eindeutig festgelegt werden. Für den Fall, dass nur ständige Einwirkungen auftreten, können charakteristische Größen und Bemessungsgrößen durch einen Faktor ineinander umgerechnet werden. Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn man, den Empfehlungen des Arbeitskreises “Baugruben” folgend, die veränderlichen Einwirkungen mit einem Erhöhungsfaktor vergrößert und wie für den Lastfall mit ständigen Einwirkungen behandelt. Embedment depths and sectional forces for propped walls with different foot supports. In the following contribution the calculation of the embedment depth and the sectional forces is treated for the case of propped walls. A model for the earth support at the foot of the wall is presented including a free, a partly fixed and a fixed earth support. The determination of the embedment depth at the system with design loads is essentially easier compared to a calculation with characteristic quantities. Assuming a value for the rotation angle at the theoretical foot point of the wall permits to calculate the magnitude of the characteristic soil reactions. In the case that only permanent actions react on the wall, characteristic and design quantities are related by a simple factor. According to the recommendations of excavations a further simplification is possible, if the transient actions are increased by a factor and are treated as in the case of permanent situations.     

Biegetragfähigkeit von textilbetonverstärkten Stahlbetonplatten

Textilbeton (TRC) ist eine sehr effektive Methode zur Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen. An der TU Dresden wurden im Rahmen des SFB 528 umfangreiche Forschungen zum Einsatz von Textilbeton zur nachträglichen Biegeverstärkung bestehender Beton‐ und Stahlbetonbauteile durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen erfolgten im Regelfall an textilbetonverstärkten kleinformatigen Stahlbetonplatten mit Spannweiten von 1,60 m und Plattendicken von 0,10 m. Parallel zu diesen Versuchen erfolgte die Entwicklung von Berechnungsmodellen, mit denen unter anderem die maximale Biegetragfähigkeit der verstärkten Bauteile vorhergesagt werden kann. Der vorliegende Aufsatz beschreibt experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Überprüfung der Übertragbarkeit der bisher gewonnenen Ergebnisse auf großformatige Stahlbetonplatten mit Spannweiten von 6,75 m und Plattendicken von 0,23 m. Durch die Verwendung textiler Hochleistungsbewehrungen aus Carbon auf Basis von so genannten Heavy‐Tow‐Garnen wurden sehr hohe Verstärkungsgrade realisiert. Die Ergebnisse zeigen signifikante Steigerungen der Tragfähigkeiten im Vergleich zu unverstärkten Referenzplatten. Dadurch konnte die sichere Anwendung von Biegeverstärkungen aus Textilbeton auch für Bauteile mit großen Spannweiten und großen Verstärkungsgraden gezeigt werden. Gleichzeitig wurde bei vergleichbarem Lastniveau mit zunehmendem Verstärkungsgrad eine deutliche Verringerung der Durchbiegungen nachgewiesen. Die experimentell ermittelten Tragfähigkeiten sind mit dem vorgestellten Berehnungsansatz zur überschläglichen Biegebemessung textilbetonverstärkter Stahlbetonplatten gut nachvollziehbar. Bending Capacity of Reinforced Concrete Slabs Strengthened with Textile Reinforced Concrete Textile Reinforced Concrete (TRC) is a very effective method to strengthen reinforced concrete constructions. The SFB 528 of the TU Dresden has been carrying out vast research concerning the use of TRC for a subsequent bending strengthening of existing concrete and reinforced concrete components. As a rule the experiments TRC strengthened small format reinforced concrete slabs with span widths of 1.60 m and thicknesses of 0.10 m were used. Parallel to these tests calculation models were developed enabling a prediction of the maximum bending load carrying capacity of the strengthened units among others. The paper describes the experimental and theoretical research for checking the transferability of the results gained until now onto large‐size reinforced concrete slabs with span widths of 6.75 m and thicknesses of 0.23 m. Through the use of high performance textile reinforcements based on carbon Heavy‐Tow‐Yarns very high reinforcement degrees were realized. The results show significant increases of the load carrying capacity compared to the unstrengthened reference slabs. Thus the safe use of bending strengthening out of TRC for components with large span widths and high reinforcement degrees could be proven. At the same time we were able to demonstrate considerably lower deflection with growing reinforcement degrees. The experimentally determined load bearing capacity can be well comprehended with the introduced calculation models of the bending measurement of TRC strengthened reinforced concrete slabs.     

Der Aufschweißbiegeversuch oder: Nichts ist beständiger als ein Provisorium?

Der vorliegende Beitrag gibt einen historischen Rückblick auf die Entwicklung des Aufschweißbiegeversuchs nach SEP 1390:1996‐07, der seit den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts als empirischer Versuch zur Gewährleistung ausreichender Duktilität der verwendeten Stahlgüte bei auf Zug oder Biegezug beanspruchten geschweißten Stahlblechen mit Dicken größer 30 mm angewendet wird. Der Aufschweißbiegeversuch wurde nach den Schadensfällen 1936 an der Zoo‐Brücke in Berlin und 1938 an der Reichsautobahnbrücke Rüdersdorf als Versuch zur Beurteilung der Dehnfähigkeit eines geschweißten Blechs von Otto Kommerell entwickelt und zunächst als best geeignetes Hilfsmittel angesehen. Korrelationsuntersuchungen zum Kerbschlagbiegeversuch wurden seinerzeit und heutzutage mit dem Ergebnis durchgeführt, dass es keine gute Korrelation gibt. Im Zuge der europäischen Harmonisierung wurde der Aufschweißbiegeversuch durch ein Äquivalenzkriterium ersetzt, so dass seine Funktion – die Erzielung einer bestimmten Lieferqualität – erhalten bleibt. The AUBI‐test or: nothing is more constant than a provisionary solution? The present contribution is a review on the development of the German AUBI‐test (Aufschweißbiegeversuch) according to SEP 1390:1996‐07. In the forties of the last century the AUBI‐test was developed by Otto Kommerell after brittle fractures occurred 1936 at the Zoo‐bridge in Berlin and at the highway bridge at Rüdersorf 1938. The AUBI‐test should provide a possibility for testing and ensuring sufficient ductility of welded steel plates loaded in tension with a thickness greater than 30 mm. Initially the AUBI‐test was treated just as an auxiliary possibility. Investigations regarding a possible correlation between impact bending tests and AUBI‐tests at that time and nowadays showed that a good correlation is not available. In the frame of the European harmonisation the AUBI‐test was replaced by an equivalent criterion, which still obtains the function of the test: achieving a special quality of delivery.     

Querkraftbemessung von bügel‐ oder wendelbewehrten Bauteilen mit Kreisquerschnitt

Für bügel‐ oder wendelbewehrte Stahlbetonbauteile mit Kreisquerschnitt – mit oder ohne zusätzlich drückenden Normalkräften – werden aus dem speziellen inneren Schubfluss die Spannungen in Bügeln und im geneigten Druckfeld abgeleitet und in Widerstandsgleichungen zur Querkraftbemessung umgesetzt. Die Gleichungen besitzen die bekannte Form aus DIN 1045‐1 bzw. EC2 und sind erweitert durch einen so genannten Wirksamkeitsfaktor, welcher die Widerstände gegenüber Rechteckquerschnitten auf rund 75% herabsetzt. Alternativ zur bekannten Gleichungsart wird eine additive Widerstandsform aus Betontraganteilen, Fachwerkwirkung und Sprengwerk für die maßgebende Zugstrebentragfähigkeit vorgeschlagen. Eine umfangreiche Versuchsserie verifiziert die Ansätze und zeigt Einzeleffekte von Bügelspannungen, Bewehrungsgrad und Bügelaktivierung sowie Wendel‐ und Normalkrafteinflüsse. Shear Design of Members with Circular Sections Reinforced by Stirrups or Spirals For RC members with circular sections the stresses within stirrups or spiral reinforcements as well as within the inclined compression field are derived from the specific inner shear flow and elaborated to gain equations for the shear resistances. The equations use the established scheme of DIN 1045‐1 or EC 2 extended by an efficiency factor reducing resistances compared to rectangular sections to about 75%. Alternatively, an additive approach for the resistance of the tensile strut is proposed. It sums up from concrete contributions, strut‐and‐tie actions as well as arch contributions introduced by axial forces. Both approaches are verified to experimental data taken from extensive test series. The characteristics of stirrup stresses and stirrup activation as well as effects from the shear reinforcement ratio, the use of inclined spirals and axial forces are presented.     

DIN 1052:2008‐12 Neue Grundlagen für Entwurf,Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken – Teil 5 (1): Aussteifungen von Holztragwerken

Es werden die Grundlagen zur Aussteifung von Holztragwerken dargelegt und an Beispielen erläutert. DIN 1052:2008‐12 – New basics for design, calculation and dimensioning of timber structures, Part 5: Construction of bracing in wooden structures. Basics of bracing in wooden structures are given and amplified by several examples.     

Der Eurocode 2 für Deutschland – Erläuterungen und Hintergründe

Der neue Eurocode 2: “Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton‐ und Spannbetontragwerken – Teil 1‐1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau” (EC2‐1‐1) mit seinem Nationalen Anhang ist nach einer ausführlichen Erprobungsphase bereit zur bauaufsichtlichen Einführung in Deutschland. In mehreren Beiträgen sollen Erläuterungen und Hintergründe zu einigen Regelungen im Eurocode 2 und zu den Entscheidungen für Regeln im Nationalen Anhang vorgestellt werden, die entweder zu Änderungen gegenüber DIN 1045‐1 oder zu Abweichungen vom Eurocode 2 führten. Teil 2 enthält Erläuterungen zu den Grundlagen der Tragwerksplanung, zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit, zu den Baustoffeigenschaften und zu den Spannungs‐ Dehnungslinien. The Eurocode 2 for Germany – Explanations and Backgrounds Part 2: Basics, Durability, Materials, Stress‐Strain‐Relationships The new Eurocode 2 “Design of concrete structures – Part 1‐1: General rules and rules for buildings” (EC2‐1‐1) and its National Annex has undergone a phase of detailed testing and is now ready for the implementation in Germany. In some articles should be given explanations and backgrounds of some rules in Eurocode 2 and of decisions for rules in the National Annex, which have been taken either to changes compared with DIN 1045‐1 or to differences to Eurocode 2. Article 2 contains explanations for the basis of design, for the durability, for the material properties and for the stress‐strain‐relationships.